Visi kasdien susiduriame su elektros prietaisais. Be jų mūsų gyvenimas tarsi sustotų. Kiekvieno prietaiso duomenų lape yra nurodyta jo galia. Šiandien išsiaiškinsime, kas tai yra, kokios yra jo rūšys ir kaip jį apskaičiuoti.
Turinys
Maitinimas kintamosios srovės grandinėje
Į elektros tinklo grandines įjungti elektros prietaisai veikia kintamosios srovės režimu, todėl būtent tokiomis sąlygomis ir kalbėsime apie maitinimą. Tačiau pirmiausia pateikime bendrą šios sąvokos apibrėžtį.
Maitinimas . - Fizikinis dydis, rodantis elektros energijos konversijos arba perdavimo greitį.
Siauresne prasme elektros galia vadinama per tam tikrą laiką atlikto darbo ir to laiko santykis.
Jei šį apibrėžimą formuluotume ne taip moksliškai, galia yra energijos kiekis, kurį vartotojas suvartoja per tam tikrą laikotarpį. Paprasčiausias pavyzdys - įprasta elektros lemputė. Lemputės galingumas - tai greitis, kuriuo jos sunaudotą elektros energiją paverčia šiluma ir šviesa. Todėl kuo didesnis pradinis lemputės reitingas, tuo daugiau energijos ji sunaudos ir tuo daugiau šviesos skleis.
Kadangi šiuo atveju vyksta ne tik elektros energijos pavertimo kitu procesu (šviesa, šiluma ir pan.) procesas.šviesa, šiluma ir kt.), o taip pat elektrinio ir magnetinio lauko svyravimo procese atsiranda fazės poslinkis tarp srovės ir įtampos, į kurį reikia atsižvelgti atliekant tolesnius skaičiavimus.
Apskaičiuojant galią kintamosios srovės grandinėje, įprasta išskirti aktyviąją, reaktyviąją ir bendrąją sudedamąsias dalis.
Aktyviosios galios sąvoka
Aktyvioji "naudingoji" galia yra ta galios dalis, kuri naudojama elektros energijai tiesiogiai paversti kitų formų energija. Jis žymimas lotyniška raide P ir matuojamas Watt (W).
Apskaičiuojama pagal formulę: P = U⋅I⋅cosφ,
kur U ir I yra atitinkamai įtampos ir srovės vidutinė kvadratinė vertė, cos φ - įtampos ir srovės fazės kampo kosinusas.
SVARBU! Pirmiau aprašyta formulė tinka apskaičiuoti 220VTačiau sunkiosios mašinos paprastai naudoja 380 V grandinę. Todėl formulę reikia padauginti iš šaknies iš trijų arba 1,73.
Reaktyviosios galios sąvoka
Reaktyvioji "kenksmingoji" galia - tai galia, kuri susidaro veikiant prietaisams su indukcinėmis arba talpinėmis apkrovomis ir kuri atspindi atsirandančius elektromagnetinius virpesius. Paprasčiau tariant, tai energija, kuri iš elektros energijos tiekimo šaltinio perduodama vartotojui, o paskui vėl tiekiama į tinklą.
Natūralu, kad šio komponento atveju jis netinkamas naudoti; be to, jis labai kenkia maitinimo tinklui, todėl paprastai jį stengiamasi kompensuoti.
Ši vertė žymima lotyniška raide Q.
ATMINKITE! Reaktyvioji galia matuojama ne įprastiniais vatais (Wbet voltampero reaktyvumu (WAR).
Jis apskaičiuojamas pagal formulę:
Q = U⋅I⋅sinφ,
kur U ir I yra atitinkamai įtampos ir srovės vidutinė kvadratinė vertė, o sinφ yra įtampos ir srovės fazinio kampo sinusas.
SVARBU! Skaičiuojant ši vertė gali būti teigiama arba neigiama, priklausomai nuo fazinio judėjimo.
Talpinės ir indukcinės apkrovos
Pagrindinis skirtumas tarp reaktyviųjų (talpinis ir indukcinis) apkrovos iš tikrųjų yra talpinės ir indukcinės apkrovos, kurios turi savybę kaupti energiją, o paskui ją grąžinti į elektros tinklą.
Indukcinė apkrova pirmiausia elektros srovės energiją paverčia magnetiniu lauku (pusę laikotarpio), tada magnetinio lauko energiją paverčia elektros srove ir perduoda ją į elektros tinklą. Pavyzdžiui, asinchroniniai varikliai, lygintuvai, transformatoriai, elektromagnetai.
SVARBU! Induktyviųjų apkrovų atveju srovės kreivė visada atsilieka nuo įtampos kreivės puse periodo.
Talpinė apkrova elektros srovės energiją paverčia elektriniu lauku, o susidariusio lauko energiją vėl paverčia elektros srove. Abu procesai vėlgi vyksta po pusę pusmečio. Pavyzdžiui, kondensatoriai, akumuliatoriai, sinchroniniai varikliai.
SVARBU! Veikiant talpinei apkrovai srovės kreivė lenkia įtampos kreivę puse periodo.
Galios koeficientas cosφ
Galios koeficientas cosφ (kuris skaito kosinusą phiyra skaliarinis dydis, rodantis elektros energijos vartojimo efektyvumą. Paprastai tariant, cosφ parodo reaktyviosios dalies buvimą ir susidariusios aktyviosios dalies dydį visos galios atžvilgiu.
Koeficientas cos ϕ nustatomas pagal aktyviosios ir visos elektros galios santykį.
ATKREIPKITE DĖMESĮ! Norint atlikti tikslesnius skaičiavimus, reikia atsižvelgti į sinusinės bangos formos netiesinius iškraipymus, į kuriuos įprastuose skaičiavimuose neatsižvelgiama.
Šio veiksnio vertė gali svyruoti nuo 0 iki 1 (jei skaičiuojama procentais, tada nuo 0 % iki 100 %.). Iš formulės nesunku suprasti, kad kuo didesnė vertė, tuo daugiau aktyviosios sudedamosios dalies, taigi ir geresnės eksploatacinės savybės.
Visiškos galios koncepcija. Galios trikampis
Regimoji galia geometriškai apskaičiuojama kaip aktyviosios ir reaktyviosios galios kvadratų sumos šaknis. Jis žymimas lotyniška raide S.
Bendrąją galią taip pat galite apskaičiuoti atitinkamai padauginę įtampą ir srovę.
S = U⋅I
SVARBU! Bendra galia matuojama voltamperais (VA).
Galios trikampis - tai patogus visų anksčiau aprašytų skaičiavimų ir ryšių tarp aktyviosios, reaktyviosios ir tariamosios galios atvaizdavimas.
Katetai rodo reaktyviąją ir aktyviąją sudedamąsias dalis, o hipotenzė - bendrąją galią. Pagal geometrijos dėsnius kampo φ kosinusas yra lygus aktyviųjų ir suminių komponenčių santykiui, t. y. jis yra galios koeficientas.
Kaip nustatyti aktyviąsias, reaktyviąsias ir tariamąsias galias. Skaičiavimo pavyzdys
Visi skaičiavimai pagrįsti anksčiau minėtomis formulėmis ir galios trikampiu. Panagrinėkime problemą, su kuria dažnai susiduriama praktikoje.
Paprastai prietaisų etiketėse nurodoma aktyvioji galia ir cosφ vertė. Turint šią informaciją lengva apskaičiuoti reaktyviąsias ir bendrąsias sudedamąsias dalis.
Tam aktyviąją galią padalykite iš cosφ ir gaukite srovės ir įtampos sandaugą. Tai bus akivaizdi galia.
Tada pagal galios trikampį raskite reaktyviąją galią, lygią bendros ir aktyviosios galių kvadratų skirtumo kvadratui.
Kaip cosφ matuojamas praktiškai
Cos ϕ vertė paprastai nurodoma prietaisų etiketėse, tačiau, jei ją reikia išmatuoti praktiškai, reikia naudoti specialų prietaisą, pvz. fazometras .. Šį darbą lengvai atliks ir skaitmeninis vatmetras.
Jei gautas cosφ yra pakankamai mažas, jį galima praktiškai kompensuoti. Tai dažniausiai daroma į grandinę įtraukiant papildomas priemones.
- Jei reikia koreguoti reaktyviąją sudedamąją dalį, į grandinę reikia įtraukti reaktyvųjį elementą, kuris veiktų priešinga kryptimi nei jau veikiantis prietaisas. Asinchroniniam varikliui kompensuoti lygiagrečiai prijungiamas kondensatorius, pavyzdžiui, induktyviajai apkrovai kompensuoti. Sinchroniniam varikliui kompensuoti prijungiamas solenoidas.
- Jei reikia ištaisyti netiesiškumo problemas, įjungiamas pasyvusis cosφ korektorius, pvz., nuosekliai su apkrova sujungtas didelio induktyvumo droselis.
Galia - tai vienas svarbiausių elektros prietaisų rodiklių, todėl žinoti, kas tai yra ir kaip jis apskaičiuojamas, naudinga ne tik moksleiviams ir technologijų srityje besispecializuojantiems žmonėms, bet ir mums visiems.
Susiję straipsniai:
